автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Исследование свойств и выбор оптимальных структур функциональных трикотажных полотен бельевого назначения

005015485

КОЛЕСНИКОВ НИКОЛАЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ СТРУКТУР ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН БЕЛЬЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 05.19.01 - «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности»

1 2

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005015485

На правах рукописи

КОЛЕСНИКОВ НИКОЛАЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ СТРУКТУР ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН БЕЛЬЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 05.19.01 - «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре текстильного материаловедения в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина»

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор

Давыдов Александр Федорович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гусев Борис Николаевич кандидат технических наук Николаев Владимир Дмитриевич Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «РГУТиС»

Защита состоится » ииь^ЯВ— 2012 года в ^>часов на заседании диссертационного совета Д 212.139.02 при Московском государственном текстильном университете имени А.Н. Косыгина по адресу: ул. Малая Калужская, д. 1, Москва, 119071

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина»

Автореферат разослан « 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор //V /^^Шустов Юрий Степанович

АННОТАЦИЯ

В диссертационной работе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований функциональных трикотажных полотен бельевого назначения, проведенных с целью выбора оптимальных структур данных полотен.

В работе предложено использовать новые виды сырья для создания структур функциональных трикотажных полотен бельевого назначения. Определены наиболее значимые показатели качества и исследованы свойства новых видов пряжи и нитей для создания функциональных трикотажных полотен бельевого назначения.

В работе разработана классификация функциональных трикотажных полотен бельевого назначения. Определены наиболее значимые показатели качества функциональных трикотажных полотен по 4 группам в зависимости от их функционального назначения.

В работе был разработан метод определения потовыводимости для оценки влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения. А также был разработан метод определения потоотдачи и потопоглощения для оценки влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения в реальных условиях эксплуатации.

В работе были разработаны нормы на показатели качества функциональных трикотажных полотен бельевого назначения для создания нормативной документации. А также выбраны оптимальные структуры функциональных трикотажных полотен бельевого назначения на базе экспериментальных данных определения физико-механических и функциональных свойств.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ:

1. Классификацию функциональных трикотажных полотен бельевого назначения.

2. Метод определения потовыводимости для оценки влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения.

3. Метод определения потоотдачи и потопоглощения для оценки влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения в реальных условиях эксплуатации.

4. Нормы на показатели качества функциональных трикотажных полотен бельевого назначения для создания нормативной документации.

5. Выбор оптимальных структур функциональных трикотажных полотен бельевого назначения на базе экспериментальных данных определения физико-механических и функциональных свойств.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Создание отечественных текстильных изделий функционального назначения и оценка их свойств с целью выбора

П

рационального сырья и строения, является актуальной задачей, так как это позволяет создать условия для развития текстильной промышленности в РФ.

Целью работы является выбор оптимальных структур функциональных трикотажных полотен бельевого назначения.

Задачами исследования является:

- проведение анализа литературы по вопросам технологии производства, структуры, классификации и свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения;

- определение наиболее значимых показателей качества и исследование свойств новых видов пряжи и нитей для создания функциональных трикотажных полотен бельевого назначения;

- определение наиболее значимых показателей качества и исследование свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения, а также сохранение данных свойств после многократных стирок;

- выбор оптимальных структур функциональных трикотажных полотен бельевого назначения на основе анализа исследованных показателей качества.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

- определены наиболее значимые показатели качества новых видов пряжи и нитей для создания функциональных трикотажных полотен бельевого назначения;

- предложено использовать новые виды нитей и пряжи для создания структур функциональных трикотажных полотен для согревающего, влаговыводящего, комбинированного термобелья и антимикробного белья;

- разработана классификация функциональных трикотажных полотен бельевого назначения;

- определены наиболее значимые показатели качества функциональных трикотажных полотен по 4 группам в зависимости от их функционального назначения;

- разработан метод определения потовыводимости для оценки влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения;

- разработан метод определения потоотдачи и потопоглощения для оценки влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения в реальных условиях эксплуатации;

- разработаны нормы на показатели качества функциональных трикотажных полотен бельевого назначения для создания нормативной документации;

- выбраны оптимальные структуры функциональных трикотажных полотен бельевого назначения на базе экспериментальных данных определения физико-механических и функциональных свойств.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

- выбраны оптимальные технологические режимы производства функциональных трикотажных полотен для согревающего, влаговыводящего,

комбинированного термобелья и антимикробного белья на базе анализа структуры и свойств трикотажных полотен;

- разработаны методы определения влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения, которые позволяют проводить оценку качества и выбор технологии производства на трикотажных фабриках при разработке нового ассортимента функциональных трикотажных полотен для влаговыводящего и комбинированного термобелья;

- разработаны нормы на показатели качества функциональных трикотажных полотен бельевого назначения, которые могут применяться для создания нормативной документации, оценки качества и подтверждения соответствия;

- выбраны оптимальные структуры функциональных трикотажных полотен бельевого назначения на базе экспериментальных данных определения физико-механических и функциональных свойств;

- даны практические рекомендации по оптимизации технологических процессов для улучшения качества полотен на основе выбранных оптимальных структур функциональных трикотажных полотен бельевого назначения;

- результаты работы могут быть использованы для лабораторных практикумов, проведения дипломного и курсового проектирования для студентов специализирующихся по специальности текстильного материаловедения.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы были доложены и получили одобрение на Международной научно-технической конференции «ПРОГРЕСС» (2010) - Иваново, Международной научно-технической конференции «ЛЕН» (2010) - Кострома, Международной научно-технической конференции «Инновационность научных исследований в текстильной и легкой промышленности» (2010) - Москва, Международной научно-технической конференции «Материаловедение» 2010 - Москва, Межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «ПОИСК» (2011) - Иваново, Всероссийской научной конференции молодых ученых «Инновации молодежной науки» (2011) - Санкт-Петербург, И-й научно-практической конференции «Нанотехнологии в текстильной и легкой промышленности» (2011) - Москва, а также на кафедре текстильного материаловедения ФГБОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина».

Достоверность проведенных исследований. Достоверность и обоснованность основных положений и выводов работы подтверждаются согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных с применением современных методов исследования. Научные положения, результаты, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, не противоречат известным положениям и данным. Достоверность полученных результатов подтверждается

положительными оценками специалистов при обсуждении на заседаниях секций научно-технических конференций, научными публикациями.

Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, нашли свое отражение в 10 печатных работах, из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Работа выполнена на 199 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 24 таблицы, 1 приложение, список литературы из 115 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, изложены научная новизна и практическая ценность работы, сформулированы цель и задачи исследования.

Первая глава диссертационной работы посвящена обзору и анализу литературных источников по технологии производства, структуры, классификации и свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения.

В результате литературного обзора выявлено, что для оценки отдельных функциональных характеристик отсутствуют стандартные методики их определения. Изучение функциональных свойств, таких как сохранение тепла и отвод пота, влаги от тела человека, антимикробная активность является важной задачей, так как позволит обосновано делать выбор оптимальных структур функциональных трикотажных полотен бельевого назначения, с целью улучшения качества выпускаемых изделий и расширения ассортимента на отечественных предприятиях.

Аналитический обзор литературных источников подтвердил актуальность выбранной темы диссертационной работы, ее научную значимость и практическую ценность.

Вторая глава посвящена исследованию свойств новых видов сырья для создания функциональных трикотажных полотен бельевого назначения. Было предложено использовать следующие новые виды нитей и пряжи:

- полиэфирные текстурированные микрофиламентные нити линейной плотности 8,4 текс (Г72) с биоактивными нанодобавками производство РУП «Светлогорское производственное объединение «Химволокно» (Республика Беларусь);

- хлопкополиэфирная (50 % хлопок, 50 % ПЭ) пряжа линейной плотности 20 текс с вложением полиэфирных биоактивных волокон производства ОАО «Донтекс» (Россия);

- полиэфирные текстурированные микрофиламентные нити линейной плотности 7,8 текс (А 00) с полым сечением элементарных нитей производства фирмы «СопйРЛег» (Италия) в России реализуются под торговой маркой ТЪегто1ак;

- полиэфирная пряжа линейной плотности 25 текс с профилированным

четырехлепестковым сечением волокон фирмы «ContiFiber» (Италия), произведена фирмой «Lampertsmühle GmbH Kaiserslautern» (Германия), реализуется в Росси под торговой маркой Dacron;

- шерстополиамидная (78 % шерсть, 22 % ПА) пряжа линейной плотности 18,5 тек с производства ОАО «Московская шерстопрядильная фабрика»;

- шерстовискозная (55 % шерсть, 45 % ВИС) пряжа линейной плотности 15,6 текс производства ОАО «Московская шерстопрядильная фабрика»;

- полушерстяная (73 % шерсть, 27 % НШ) пряжа с вложением волокон натурального шелка линейной плотности 15,6 текс производства ОАО «Московская шерстопрядильная фабрика»;

- шерстополиамидная (80 % шерсть, 20 % ПА) пряжа линейной плотности 15,4 текс производства прядильной фабрики «ERREDI», Италия.

Для новых видов нитей и пряжи была определена номенклатура и выбраны определяющие показатели качества. Проведены исследования свойств новых модифицированных видов нитей и пряжи по определяющим показателям качества. Полученные результаты испытаний сравнивались с требованиями отечественной нормативно-технической документации на аналогичные виды пряжи и нитей.

Третья глава посвящена выбору оптимальных технологических режимов производства функциональных трикотажных полотен бельевого назначения.

Специалистами ОАО «ЦНИТИ» и ЗАО «КРАСНАЯ ЗАРЯ» были разработаны технологические режимы производства функциональных трикотажных полотен бельевого назначения. На базе разработанных технологических режимов нами был сделан выбор наиболее оптимальных технологических режимов производства функциональных трикотажных полотен бельевого назначения, с целью выбора наиболее перспективных структур функциональных трикотажных полотен.

Выбор оптимальных технологических режимов осуществлялся на базе следующих критериев:

- технологический режим производства должен обеспечивать малую поверхностную плотность полотен для большего удобства и комфорта при носке, что необходимо всем новым функциональным бельевым изделиям;

- технологический режим должен обеспечивать использование новых видов сырья максимально увеличивающих функциональные свойства изделий.

Таким образом, были отобраны оптимальные технологические режимы обеспечивающие производство 13 новых видов структур функциональных трикотажных полотен для согревающего, влаговыводящего, комбинированного термобелья и антимикробного белья.

Четвертая глава посвящена выбору определяющих показателей качества функциональных трикотажных полотен бельевого назначения.

Выбор определяющих показателей качества осуществлялся по 4 группам трикотажных полотен в зависимости от их функционального назначения. Наиболее значимые показатели качества функциональных трикотажных полотен бельевого назначения приведены в таблице 1.

Пятая глава посвящена исследованию свойств и выбору оптимальных структур функциональных трикотажных полотен бельевого назначения. Основные характеристики строения функциональных трикотажных полотен бельевого назначения приведены в таблице 2.

Были проведены исследования свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения по определяющим показателям качества, а также изменение данных свойств после многократных стирок.

Физико-механические свойства функциональных трикотажных полотен бельевого назначения определялись по стандартным методикам.

Теплозащитные свойства функциональных трикотажных полотен бельевого назначения определялись по показателю суммарного теплового сопротивления по ГОСТ 20489.

График изменения суммарного теплового сопротивления функциональных трикотажных полотен для согревающего и комбинированного термобелья после многократных стирок, представлен на рисунке 1.

0,16

£ 0,15

и 0.14

0,13

о 0,12

0Д1

а

| 0,1

о

0,09

с

о

о 0,08

1>

о 0,07

с

р 0,06

р

о 0,05

^ 0,04

в

0,03

£ 0,02

0,01

1с

- 0 стирок

■ стирок

Зс 4с

Номер образца

- 10 стирок

1 к

' О

15 стирок

Зк

■ 20 стирок

Рисунок 1 - График изменения суммарного теплового сопротивления функциональных трикотажных полотен после многократных стирок

В работе была предложена классификация функциональных трикотажных полотен бельевого назначения, представленная на рисунке 2.

Таблица 1 — Определяющие показатели качества функциональных трикотажных полотен бельевого назначения

№ п/п Функциональные трикотажные полотна

для согревающего термобелья для влаговыводящего термобелья для комбинированного белья для антимикробного белья

Функциональные показатели качества

1 Суммарное тепловое сопротивление Влаговыводящие свойства Суммарное тепловое сопротивление Антимикробная активность

2 Влаговыводящие свойства

Гигиенические показатели качества

3 Гигроскопичность Гигроскопичность Гигроскопичность Гигроскопичность

4 Воздухопроницаемость Воздухопроницаемость В оз духопроницаемость Воздухопроницаемость

Показатели надежности

5 Разрывная нагрузка Разрывная нагрузка Разрывная нагрузка Разрывная нагрузка

6 Разрывное удлинение Разрывное удлинение Разрывное удлинение Разрывное удлинение

7 Устойчивость к истиранию Изменение линейных размеров после мокрых обработок Устойчивость к истиранию Устойчивость к истиранию

8 Изменение линейных размеров после мокрых обработок Изменение линейных размеров после мокрых обработок Изменение линейных размеров после мокрых обработок

Показатели назначения

9 Поверхностная плотность Поверхностная плотность Поверхностная плотность Поверхностная плотность

10 Сырьевой состав Сырьевой состав Сырьевой состав Сырьевой состав

11 Остаточная деформация Остаточная деформация Остаточная деформация Остаточная деформация

12 Растяжимость по ширине Растяжимость по ширине Растяжимость по ширине Растяжимость по ширине

13 Толщина Толщина Толщина Толщина

чо

Таблица 2 - Основные характеристики строения функциональных трикотажных полотен бельевого назначения

№ п/п Показатель Функциональные т] рикотажные полотна (номер образца)

для согревающего термобелья для влаговыводящего термобелья для комбинированного термобелья для антимикробного белья

1с 2с Зс 4с 1в 2в Зв 1 к 2к Зк la 2а За

1 Состав сырья, % Шерсп. -77 ПА -23 Шер сп> -55 ВИС -45 Шер стъ -72 нш -28 Шерсп. -80 ПА-20 ПЭ-100 пэ-100 ПЭ- 100 Хлопок - 60 ПЭ-40 Шерсть - 55 ПЭ-30 ПА - 15 Шерсть - 50 ПЭ-35 ПА- 15 Хлоп ок-50 ПЭ-50 Хло пок -50 ПЭ-50 Хлопо к-60 ПЭ-40

2 Переплетение Ластик 1:1 Ластик 1:1 1 п [ Ластик 1:1 ^ Ластик 1:1 Кулирная гладь Ластик 1:1 Прессовое на базе ластичного 1:1 Двухслойное на базе сочетаний прессового ластичного переплетения (раппортом 1:1)и 2 рядов производной глади Двухслойное Платировангое на базе ластичного раппортом 1:1 Ластик 1:1 Ажу рное на базе ласт ично го 1:1 Платир ованное на базе ластичн ого раппор том 1:1

3 Линейная плотность нити (пряжи), текс Пряжа 18^ текс х 1 Пря жа 15,6 текс х 1 Пря жа I5j6 текс х 1 Пряжа 15£текс х I Пряжа 25 тек; х 1 Пряжа 25текс х 1 Пряжа 25тексх 1 х/б пряжа 25 текс х 1 и ПЭ нить 7,8 текс (f 100) iVui пряжа 15,6 тексх 1x2 и ПЭнип.7,8 текс (f 100) п/ш пряжа 15,6тевсх 1 и ПЭ нип, 7,8 текс(П00) Пряж а 20 тексх 1x2 Пря жа 20 текс X 1 X 2 [ряжа 15,4тек: х1иШ нить 8,4 тас(Ш)

4 Поверхностная плотность, гЛ*2 185 150 145 160 135 235 200 130 170 195 275 195 195

5 Толщина, мм 0,86 0,74 0,7 0,75 0,52 0,80 0,82 0,80 0,89 0,90 1,10 1,10 0,92

6 Плотность по горизонтали 116 116 112 116 88 90 80 70 75 92 76 62 88

7 Плотность по вертикали 164 148 144 164 138 140 168 105 120 ПО 104 90 108

8 Длина нити в петле, мм 3,2 3,2 3,2 2,7 3,6 3,1 3,3 L х/б-2,4 L пэ — 3,2 Ln/ui-2,4 L пэ — 3,2 L п/ш - 3,5 L. пэ - 4,6 4,0 4,0 L г-3,4 Ln-3,5

9 Диаметр нити, мм 0,18 0,16 0,16 0,16 0,15 0,15 0,15 - - - 0,21 0,21 -

10 Петельный шаг, мм 0,86 0,86 0,89 0,86 1,14 1,11 1,25 1,43 1,33 1,09 1,32 1,61 1,14

11 Высота петельного ряда, мм 0,61 0,68 0,69 0,61 0,72 0,71 0,59 0,95 ' 0,83 0,91 0,96 1,11 0,93

Рисунок 2 — Классификация функциональных трикотажных полотен бельевого назначения

В работе разработан метод определения потовыводимости для оценки влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого' назначения.

Сущность метода определения потовыводимости состоит в том, чтобы1 определить количества раствора пота, проведенного от изнаночной к лицевой стороне полотна, и отданного в окружающую среду за определенный промежуток времени в заданных условиях.

С этой целью была разработана установка ПВ-1 (рисунок 3), состоящая' из высокоточных весов, нагревательного элемента и компьютера. 1

0.000

п

1 - весы лабораторные, 2 - нагревательный элемент, 3 - пластиковый купол. 4 - кабель, 5 - компьютер Рисунок 3 - Установка ПВ-1

Потовыводимость (Ру) в процентах вычисляют по формуле

Ру =

тпу — т

XI

100 %

тг

где

тх тх1

- показания весов в начале испытания, г;

- показания весов в конце испытания, г;

- масса раствора пота нанесенного на нагревательный элемент, г.

График изменения потовыводимости функциональных трикотажных

полотен для влаговыводящего и комбинированного термобелья после многократных стирок, представлен на рисунке 4.

В работе разработан метод определения потоотдачи и потопоглощения для оценки влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения в реальных условиях эксплуатации.

Сущность методики определения потопоглощения и потоотдачи состоит в определении количества впитанного и испарившегося пота с тела человека под действием кардионагрузок. Из образцов полотен отшиваются фуфайки, плотно прилегающие к телу.

В основе проведения испытаний лежит принцип того, что основными факторами, влияющими на потоотделение человека во время физической нагрузки, являются: окружающая среда (температура воздуха, влажность, ветер), интенсивность физической нагрузки, сам человек, и его состояние. Поэтому методические указания разработаны так, чтобы для каждого образца бельевого изделия эти факторы были одинаковыми.

и

1в

Зб

1к

Зк

Номер образца

| | - О стирок | | - 5 стирок | | - 10 стирок - 15 стирок ЦЦ - 20 стирок

Рисунок 4 - График изменения потовыводимости функциональных трикотажных полотен после многократных стирок

Потопоглощение (¿7/) в процентах вычисляют по формуле

их =

тл

тп

тп

100%

где

V] - потопоглощение образца, выраженное в процентах;

От/ - масса образца после нагрузки, г;

то - масса образца до испытания, г.

Потоотдача (&У в процентах вычисляется по формуле

т1 — т2

и,

7ПП

100%

где

и2

т2

ГП/

- потоотдача образца, выраженная в процентах;

- масса образца после нагрузки и отдыха, г;

- масса образца после нагрузки, г.

В работе разработаны нормы на показатели качества функциональных трикотажных полотен бельевого назначения. Расчет норм функциональных характеристик трикотажных полотен сводился к нахождению толерантных границ по распределению первичных результатов.

р(х4 >х)= Р(х, а, Ь)йх

Выбраны оптимальные структуры функциональных трикотажных полотен бельевого назначения на базе экспериментальных данных определения физико-механических и функциональных свойств. Выбор оптимальных структур проводился по единичным показателям качества.

В приложение представлены методические указания по определению потовыводимости для оценки влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения. А также методические указания по определению потоотдачи и потопоглощения для оценки влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения в реальных условиях эксплуатации.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Литературный обзор по теме исследования подтвердил ее актуальность, связанную с изучением свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения.

2. Выбраны новые виды сырья для создания функциональных трикотажных полотен бельевого назначения.

3. На основании экспертного опроса выбраны определяющие показатели качества для новых видов нитей и пряжи для создания функциональных трикотажных полотен бельевого назначения. Проведено сравнение результатов испытаний с нормами указанными в нормативно -технической документации на аналогичные виды нитей и пряжи.

4. Выбраны оптимальные технологические режимы производства 13 новых видов функциональные трикотажные полотна бельевого назначения.

5. Выбраны наиболее значимые показатели качества функциональных трикотажных полотен бельевого назначения.

6. Разработана классификация для функциональных трикотажных полотен бельевого назначения. Основными признаками классификации функциональных трикотажных полотен бельевого назначения являются: функциональное назначение, основные отличия технологии производства от традиционной технологии производства для бельевых полотен, структура, функциональные характеристики.

7. Лучшими теплозащитными свойствами (суммарное тепловое сопротивление 0,141 м2х°С/Вт) до и после многократных стирок из функциональных трикотажных полотен для согревающего термобелья обладает образец №1с (см. табл. 2). Лучшими теплозащитными свойствами (суммарное тепловое сопротивление 0,131 м2х°С/Вт) до и после многократных стирок из функциональных трикотажных полотен для комбинированного термобелья обладает образец №2к.

8. В работе был разработан метод по определению потовыводимости для исследования влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения.

9. В работе был разработан метод по определению потопоглощения и потоотдачи для исследования влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения в реальных условиях эксплуатации.

10. На основе разработанных методов были проведены исследования влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения. В результате было выявлено, что лучшими влаговыводящими

свойствами характеризуется образец №3в среди функциональных трикотажных полотен для влаговыводящего термобелья и образец №1к среди функциональных трикотажных полотен для комбинированного термобелья. Данные виды полотен имеют высокие показатели потовыводимости и потоотдачи, а также сохраняют их после многократных стирок.

11. Функциональные трикотажные полотна для антимикробного белья по показателю антимикробная активность по St. epidermidis, показала, что все образцы не обладают антимикробной активностью по отношению к грамположительной микрофлоре (St. epidermidis.), в то же время под образцами роста микрофлоры не обнаружено, что свидетельствует о том, что они обладают бактериостатической активностью. После многократных стирок все исследованные антимикробные трикотажные полотна сохраняют бактериостатическую активность.

12. Для функциональных трикотажных полотен бельевого назначения определены нормы на показатели качества.

13. На основе анализа, проведенного по единичным показателям качества, были выбраны оптимальные структуры функциональных трикотажных полотен бельевого назначения. Из функциональных трикотажных полотен для согревающего термобелья наиболее оптимальную структуру имеет образец №1с. Из функциональных трикотажных полотен для влаговыводящего термобелья наиболее оптимальную структуру имеет образец №3в. Из функциональных трикотажных полотен для комбинированного термобелья видно, что наиболее оптимальную структуру имеет образец №1к. Из функциональных трикотажных полотен для антимикробного белья видно, что оптимальную структуру имеют все исследованные образцы. Образец №2а является перспективным для производства современных видов антимикробного белья и применения в жарких климатических условиях.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ, ОТРАЖАЮЩИЕ СОДЕРЖАНИЕ

РАБОТЫ:

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации:

1. Колесников Н.В., Веселова И.В., Хозова Л.М. Антимикробные трикотажные полотна для высококомфортных бельевых и спортивных изделий. // Текстильная промышленность - 2010. - № 5 (683) - С. 48 - 49.

2. Колесников Н.В., Давыдов А.Ф. Исследование теплозащитных свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения. // Текстильная промышленность - 2011. - № 3 (686) - С. 32 - 33.

3. Колесников Н.В., Давыдов А.Ф. Исследование показателей качества трикотажных полотен бельевого назначения. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2011. - № 3 (332). - С. 20 - 22.

Материалы научно-технических конференций:

4. Колесников Н.В., Давыдов А.Ф. Выбор оптимальных структур функциональных трикотажных полотен с использованием модифицированных

видов сырья. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС - 2010). -Иваново: ИГТА, 2010 - (Часть I, Секции 1-7), С. 136 - 137.

5. Колесников Н.В., Давыдов А.Ф. Исследование качественных характеристик новых модифицированных полиэфирных нитей и пряжи для создания функциональных трикотажных полотен. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономики региона» (ЛЕН -2010). - Кострома: КГТУ, 2010 - С. 83 - 84.

6. Колесников Н.В., Давыдов А.Ф. Разработка и выбор структур бельевых трикотажных полотен с использованием новых модифицированных видов сырья. Материалы Международной научно-технической конференции «Инновационность научных исследований в текстильной и легкой промышленности» (2010). - Москва: РосЗИТЛП, 2010 - (Книга 1) С. 94 - 95.

7. Колесников Н.В., Давыдов А.Ф. Исследование свойств новых модифицированных видов сырья и смешанной пряжи для создания трикотажных полотен с требуемыми функциональными свойствами. Материалы Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы создания й использования новых материалов и оценки их качества» (Материаловедение - 2010). - Москва: РГУТиС, 2010 - С. 65 - 70.

8. Колесников Н.В., Давыдов А.Ф. Исследование физико-механических свойств функциональных трикотажных полотен для производства термобелья после многократных стирок. Тезисы докладов Межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые - развитию текстильной и легкой промышленности» (ПОИСК - 2011). - Иваново: ИГТА, 2011 - (Часть 2) С. 111 - 112.

9. Колесников Н.В. Исследование теплозащитных свойств функциональных трикотажных полотен, предназначенных для производства термобелья. Тезисы докладов Всероссийской научной конференции молодых ученых «Инновации молодежной науки» (2011). - Санкт-Петербург: СПГУТД, 2011 - (Часть 4) С. 260.

10. Колесников Н.В., Школа H.H., Лаврентьева Е.П. Технологии производства биоцидных трикотажных полотен для бельевых и спортивных изделий на базе применения модифицированных полиэфирных волокон и нитей с биоактивными нанодобавками и серебросодержащих нанопрепаратов. Тезисы докладов П-й научно-практической конференции «Нанотехнологии в текстильной и легкой промышленности» (2011). -Москва: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2011 - С. 59 - 61.

Подписано в печать 31.01.12 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 1,0 Заказ 16 Тираж 80 ФГБОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 119071, Москва, ул. Малая Калужская, 1

61 12-5/1744

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕКСТИЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ А.Н. КОСЫГИНА»

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ СТРУКТУР ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН БЕЛЬЕВОГО

НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность: 05.19.01 - Материаловедение производств текстильной и

легкой промышленности

На правах рукописи

Колесников Николай Владимирович

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель

Москва 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................6

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.............................................................7

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ВОПРОСАМ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА, СТРУКТУРЫ, КЛАССИФИКАЦИИ И СВОЙСТВ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ТРИКОТАТАЖНЫХ ПОЛОТЕН БЕЛЬЕВОГО НАЗАНАЧЕНИЯ...................................................................................................11

1.1 Технология производства функциональных трикотажных полотен бельевого назначения.........................................................................................11

1.2 Волокна и нити для производства функциональных трикотажных полотен бельевого назначения..........................................................................33

1.3 Классификация функциональных трикотажных полотен бельевого назначения...........................................................................................................42

1.4 Физико-механические и специальные свойства функциональных трикотажных полотен бельевого назначения..................................................46

Выводы по главе 1.................................................................................................56

ГЛАВА 2. ВЫБОР ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА И ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НОВЫХ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ВИДОВ СЫРЬЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН БЕЛЬЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ......................................................................................................59

2.1 Объекты исследования.................................................................................59

2.2 Выбор номенклатуры показателей качества, новых модифицированных

видов нитей и пряжи..........................................................................................66

2.2.1 Организация и проведение экспертного опроса....................................68

2.2.2 Оценка значимости и выбор определяющих показателей качества новых модифицированных видов пряжи для создания функциональных трикотажных полотен бельевого назначения...............................................71

2.2.3 Оценка значимости и выбор определяющих показателей качества новых модифицированных видов нитей для создания функциональных трикотажных полотен бельевого назначения...............................................74

2.3 Методика исследования физико-механических свойств новых видов

.............................................................77

нитеи и пряжи

2.4 И( пряжи

2.4 Исследование физико-механических свойств новых видов нитей и

.............................................................79

Выводы по главе 2.................................................................................................85

ГЛАВА 3. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН БЕЛЬЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ..............................................................................87

3.1 Технологический режим изготовления тонких трикотажных шерстяных полотен с кругловязальных машин для согревающего термобелья.............88

3.1.1 Схема технологического процесса производства кругловязальных трикотажных полотен для согревающего термобелья................................88

3.1.2 Технология вязания трикотажных полотен.........................................88

3.1.3 Технология отделки трикотажных полотен........................................91

3.2 Технологический режим изготовления функциональных трикотажных полотен с кругловязальных машин для влаговыводящего термобелья........93

3.2.1 Схема технологического процесса производства кругловязальных трикотажных полотен для влаговыводящего термобелья..........................93

3.2.2 Технология вязания трикотажных полотен.........................................93

3.2.3 Технология отделки трикотажных полотен........................................94

3.3 Технологический режим изготовления функциональных трикотажных полотен с кругловязальных машин для комбинированного термобелья.....97

3.3.1 Схема технологического процесса производства кругловязальных трикотажных полотен для комбинированного термобелья........................98

3.3.2 Технология вязания трикотажных полотен.........................................98

3.3.3 Технология отделки трикотажных полотен........................................99

3.4 Технологический режим изготовления антимикробных трикотажных полотен бельевого назначения с кругловязальных машин..........................102

3.4.1 Схема технологического процесса производства кругловязальных антимикробных трикотажных полотен бельевого назначения................103

3.4.2 Технология вязания трикотажных полотен.......................................104

3.4.3 Технология отделки трикотажных полотен......................................104

Выводы по главе 3...............................................................................................108

ГЛАВА 4. ВЫБОР ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН БЕЛЬЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ....................................................................................................110

4.1 Выбор номенклатуры показателей качества, функциональных трикотажных полотен бельевого назначения................................................110

4.2 Организация и проведение экспертного опроса.....................................111

4.3 Оценка значимости и выбор определяющих показателей качества функциональных трикотажных полотне бельевого назначения.................113

4.3.1 Оценка значимости и выбор определяющих показателей качества функциональных трикотажных полотен для согревающего термобелья 113

4.3.2 Оценка значимости и выбор определяющих показателей качества функциональных трикотажных полотен для влаговыводящего термобелья .........................................................................................................................116

4.3.3 Оценка значимости и выбор определяющих показателей качества функциональных трикотажных полотен для комбинированного термобелья......................................................................................................119

4.3.4 Оценка значимости и выбор определяющих показателей качества антимикробных трикотажных полотен бельевого назначения................122

Выводы по главе 4...............................................................................................125

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ СТРУКТУР ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН БЕЛЬЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ............................................................................127

5.1 Разработка классификации функциональных трикотажных полотен бельевого назначения.......................................................................................127

5.2 Исследование физико-механических свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения................................................128

5.2.1 Объекты исследования........................................................................130

5.2.2 Методика исследования физико-механических свойств функциональных трикотажных полотен.....................................................133

5.2.3 Исследование физико-механических свойств функциональных трикотажных полотен...................................................................................133

5.3 Исследование теплозащитных свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения........................................................................155

5.3.1 Объекты исследования........................................................................155

5.3.2 Методика исследования теплозащитных свойств функциональных трикотажных полотен...................................................................................155

5.3.3 Исследование теплозащитных свойств функциональных трикотажных полотен...................................................................................156

5.4 Исследование влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения........................................................................159

5.4.1 Объекты исследования............................ ............................................159

5.4.2 Методика исследования влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен...................................................................................159

5.4.3 Исследование влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен...................................................................................163

5.5 Исследование антимикробных свойств функциональных трикотажных полотен для антимикробного белья................................................................167

5.5.1 Объекты исследования........................................................................168

5.5.2 Методика исследования антимикробных свойств функциональных трикотажных полотен...................................................................................168

5.5.3 Исследование антимикробных свойств функциональных трикотажных полотен...................................................................................168

5.6 Разработка норм на показатели качества функциональных трикотажных полотен бельевого назначения........................................................................169

5.7 Выбор оптимальных структур функциональных трикотажных полотен бельевого назначения на основе анализа их физико-механических свойств и функциональных характеристик.....................................................................171

Выводы по главе 5...............................................................................................174

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.......................................................................177

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................................................180

ПРИЛОЖЕНИЕ....................................................................................................190

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время изменилась концепция потребления текстильных изделий на рынке. Появились текстильные изделия, которые реагируют на изменение параметров окружающей среды и минимизируют последствия вредных воздействий. Текстильные изделия нового поколения более адаптированы к человеку, обладают многофункциональными и комфортными свойствами, комплементарно поддерживают здоровье человека. Особенно ценится сохранение этих свойств при многократной носке и стирке.

В настоящее время популярны такие функциональные свойства текстильных изделий, как эластичность, легкость в уходе, малосминаемость, ма-лопиллингуемость, сохранение тепла и отвод пота, влаги и других испарений от тела человека, водоотталкивание, биозащитные свойства (антимикробные, антифунгицидные, дезодорирующие и др.), пониженная горючесть, пониженная электризуемость и т.п. Функциональные свойства текстильных изделий стали модными и имеют все большее значение для повышения конкурентоспособности и успешной реализации текстильных изделий. Потребители заинтересованы в приобретении функциональной текстильной одежды, особенно в спортивном, бельевом секторах и секторе верхней одежды.

В связи с этим целью данной работы явился выбор наиболее эффективных видов сырья и структур трикотажных полотен, которые могут обеспечить сохранение тепла и эффективный отвод влаги от тела человека в условиях повышенного потоотделения, антимикробную активность. Кроме этого целью работы явилось, также выбор показателей качества и установление норм для контроля качества функциональных трикотажных полотен бельевого назначения на основании проведенных испытаний.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Создание отечественных текстильных изделий функционального назначения и оценка их свойств с целью выбора рационального сырья и строения, является актуальной задачей, так как это позволяет создать условия для развития текстильной промышленности в РФ.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы является выбор оптимальных структур функциональных трикотажных полотен бельевого назначения.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

- проведение анализа литературы по вопросам технологии производства, структуры, классификации и свойствах функциональных трикотажных полотен бельевого назначения;

- определение наиболее значимых показателей качества и исследование свойств новых модифицированных видов пряжи и нитей для создания функциональных трикотажных полотен бельевого назначения;

- определение наиболее значимых показателей качества и исследование свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения, а также сохранение данных свойств после многократных стирок;

- выбор оптимальных структур функциональных трикотажных полотен бельевого назначения на основе анализа исследованных показателей качества.

Методы исследования

Экспериментальные исследования физико-механических и теплозащитных свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения проводились с использованием стандартных методов в лабораторных условиях. Также разработаны в данной работе два метода по определению

влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения. Все экспериментальные данные обрабатывались методами математической статистики на ЭВМ с помощью программ Microsoft Excel 2010. Для обработки графических изображений применялась программа Adobe Photoshop CS5 и Adobe Illustrator CS5.

Научная новизна работы

При проведении теоретических и экспериментальных исследований автором впервые:

- определены наиболее значимые показатели качества новых модифицированных видов пряжи и нитей для создания функциональных трикотажных полотен бельевого назначения;

- предложено использовать новые виды модифицированных нитей и пряжи для создания структур функциональных трикотажных полотен для согревающего, влаговыводящего, комбинированного термобелья и антимикробного белья;

- разработана классификация функциональных трикотажных полотен бельевого назначения;

- определены наиболее значимые показатели качества функциональных трикотажных полотен по 4 группам в зависимости от их функционального назначения;

- разработан метод определения потовыводимости для оценки влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения;

- разработан метод определения потоотдачи и потопоглощения для оценки влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения в реальных условиях эксплуатации;

- разработаны нормы на показатели качества функциональных трикотажных полотен бельевого назначения для создания нормативной документации;

- выбраны оптимальные структуры функциональных трикотажных полотен бельевого назначения на базе экспериментальных данных определения физико-механических и функциональных свойств.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

- выбраны оптимальные технологические режимы производства функциональных трикотажных полотен для согревающего, влаговыводящего, комбинированного термобелья и антимикробного белья;

- разработаны методы определения влаговыводящих свойств функциональных трикотажных полотен бельевого назначения, которые позволяют проводить оценку качества и выбор технологии производства на трикотажных фабриках при разработке нового ассортимента функциональных трикотажных полотен для влаговыводящего и комбинированного термобелья.

- разработаны нормы на показатели качества функциональных трикотажных полотен бельевого назначения, которые могут применяться для создания нормативной документации, оценки качества и подтверждения соответствия.

- выбраны оптимальные структуры функциональных трикотажных полотен бельевого назначения на базе экспериментальных данных определения физико-механических и функциональных свойств.

- даны практические рекомендации по оптимизации технологических процессов для улучшения качества полотен на основе выбранных оптимальных структур функциональных трикотажных полотен бельевого назначения.

- результаты работы могут быть использованы для лабораторных практикумов, проведения дипломного и курсового проектирования для студентов специализирующихся по специальности текстильного материаловедения.

Апробация работы

Основные результаты научных исследований докладывались и получили положительную оценку на

1. Международной научно-технической конференции «ПРОГРЕСС» (2010), Иваново, ИГТА.

2. Международной научно-технической конференции «ЛЕН» (2010), Кострома, КГТУ.

3. Международной научно-технической конференции «Инноваци-онность научных исследований в текстильной и легкой промышленности», (2010), Москва, РЗИТиЛП.

4. Международной научно-технической конференции «Материаловедение», 2010, Москва, РГУТиС.

5. Межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «ПОИСК» (2011), Иваново, ИГТА.

6. Всероссийской научной конференции молодых ученых «Инновации молодежной науки» (2011), Санкт-Петербург, СПГУТД.

7. П-й научно-практической конференции «Нанотехнологии в текстильной и легкой промышленности» (2011), Москва, МГТУ им. А.Н. Косыгина.

8. Заседании кафедры текстильного материаловедения МГТУ им. А.Н. Косыгина.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложения. Работа выполнена на 199 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков, 24 таблицы, 1 приложение, список литературы из 115 наименований.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ВОПРОСАМ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА, СТРУКТУРЫ, КЛАССИФИКАЦИИ И СВОЙСТВ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ТРИКОТАТАЖНЫХ ПОЛОТЕН БЕЛЬЕВОГО НАЗАНАЧЕНИЯ

1.1 Технология производства функциональных трикотажных полотен бельевого назначения